科學首次發現苔蘚細胞內藏有真菌的證據

超過 85% 的陸地植物與真菌合作,從土壤中提取養分以交換糖分,但科學界從未見過苔蘚與真菌之間的關係,直到現在。幾十年來,科學界將苔蘚稱為植物王國中的「孤獨者」,儘管它們在地球上已有 4.7 億年的歷史。畢竟,苔蘚與一些最早的陸地植物密切相關,因此它們保存了生命發展的線索,甚至是殘骸。科學界假設苔蘚選擇保持單身是因為其小巧的體型和缺乏根系。它們被認為是完全獨立的,彷彿根本不需要真菌。

然而,最近發表在《新植物學家》上的一項研究發現,地球的綠色地毯可能在其組織中寄宿著真菌,這在先前的文獻中從未被記錄過。

苔蘚與真菌之間的共生關係被重新發現

加州大學河濱分校的博士研究員基安·凱利(Kian Kelly)為了調查苔蘚中缺乏真菌的情況,走訪了酷熱的沙漠,如莫哈維沙漠和索諾蘭沙漠,那裡的氣温超過 100 華氏度。他發現,在沙漠和氣候較為温和的環境中,苔蘚內部都有真菌的生存。一旦在實驗室中進行測試,他們發現苔蘚與真菌之間存在著迷人的共生關係;這需要一種獨特的適應,因為苔蘚並沒有根系,考慮到其物理特性,科學家們原本認為真菌根本無法適應。

事實證明,自然界是相互依存的。如果能夠科學證明苔蘚與真菌的合作,將有助於氣候科學家理解全球變遷將如何影響這種古老的陸地生命,尤其是因為這種聯盟可能最初促進了生命從海洋爬上陸地的過程。

凱利的研究首先集中在被稱為生物土壤結 crust 的「奇異生物社羣」,其中包括真菌、細菌、藻類、苔蘚,甚至微小動物。在尋找匹配物種的過程中,他在極端的高温中遊蕩,有時無法在不同氣候中找到相同的苔蘚物種。他開始思考這些氣候差異是否也會影響苔蘚內的真菌,並希望瞭解氣候變化將如何持續影響這種生命形式。在實驗室中,研究人員確定了寄宿在苔蘚組織內的真菌 DNA。他們驚訝地發現了共生真菌,這種真菌無法在沒有植物伴侶的情況下存活。

此外,生活在沙漠苔蘚內的真菌與生活在氣候較為温和地區的苔蘚內的真菌有所不同。凱利表示:「我們懷疑某些真菌對於在更熱、更乾燥的氣候中存活更具幫助。」

這一發現可能改變我們對生命起源的理解

另一個顯著的細節是,周圍土壤中的真菌與選擇與苔蘚結合的物種並不匹配,這表明存在著一種有意的關係。再次證明瞭先前的科學假設是錯誤的。顯然,真菌與苔蘚確實密切合作。在接下來的顯微鏡研究中,凱利用一種能附著於真菌的藍色染劑染色苔蘚組織,使他能直接觀察到分枝的真菌結構存在於苔蘚細胞內。「當我看到這一點時,我知道我們有一些非常有趣的東西。」這些真菌看起來像小樹狀結構,即通常在植物根部見到的樹狀小結構,指示著和諧的關係。

根據科學家的推測,這似乎顯示出兩種生物之間正在進行養分的交換。然而,由於苔蘚缺乏根系,這些結構出現在苔蘚的葉片中。這一結構與根系真菌有所不同,這意味著一種新的視覺模型可能會進入教科書,因為這種關係之前從未被記錄過。

如果科學能證明這種關係的存在,將有助於科學家更全面地理解本星球生命的起源。由於苔蘚是地球上最早的陸地居民之一,這一發現可能會幫助科學家回顧那些促進生命在陸地上生存的關係。在這種情況下,可能性幾乎是無窮無盡的,因為這些發現可能有助於修復受損的生態系統。許多沙漠苔蘚正面臨威脅,保育工作者可能能夠通過增加真菌的方式來更好地保護它們。這項發表在《新植物學家》的研究提供了對地球「地毯」的前所未有的洞察,這是陸地上最早的生命形式之一。

它顯示出真菌可能在生命的起源時期便與植物細胞結盟,並且沙漠雖然經常被忽視,但可能對生命本身隱藏著最大的驚喜。

Henderson
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Henderson 是 TechRitual Hong Kong 科技編輯,專注報導智能手機、消費電子產品、SIM 卡及流動通訊市場。自加入 TechRitual 以來,累計撰寫數千篇科技報導及產品評測,內容同步發佈至 SINA 及 Yahoo Tech 等主要平台。